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IO桥接器:北桥,南桥

InfoTech / by: 多肉 / 发布:2017年6月8日 / 9次阅读 / 暂无评论
标签:计算机   / 最后修改时间: 2017-06-16 17:01:40

InfoTech / 2017年6月8日 / 9次阅读 / 标签:计算机  

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电脑中的CPU并不是直接与总线相连接,而是通过IO桥接器与总线以及外部设备相连。

 

一块电脑主板,以CPU插座为北的话,靠近CPU插座的一个起连接作用的芯片称为“北桥芯片”,英文名:North Bridge Chipset。

北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片,这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切,为了提高通信性能而缩短传输距离。

南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组的重要组成部分,一般位于主板上离CPU插槽较远的下方,PCI的前面,即靠主机箱前的一面,这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多,离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说,其量并不算大,所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片,但现在高档的主板的南桥也覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连,而是通过一定的方式与北桥芯片相连。

 

一般来说,芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的,例如英特尔GM45芯片组的北桥芯片是G45、最新的则是支持酷睿i7处理器的X99系列的北桥芯片。主流的有P45、P43、X48、790GX、790FX、780G、880G、890GX、890FX等。NVIDIA还有780i、790i等。

北桥是个人电脑主板芯片组两枚大规模芯片中的一枚。北桥被用来处理高速信号,通常处理CPU(处理器),RAM(内存),AGP端口或PCI Express,和南桥芯片之间的通信。南桥芯片负责I/O总线之间的通信,如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等,这些技术一般相对来说比较稳定(直接与CPU连接的北桥芯片可能会随CPU的变化而剧烈变化),所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的,不同的只是北桥芯片。可以看出,一般北桥是和高速的硬件设备连接,而南桥是和低速的硬件设备连接。

 

现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB,而近两年的芯片组845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南桥芯片,但也能搭配ICH2南桥芯片。更有甚者,有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品,例如以前升技的KG7-RAID主板,北桥采用了AMD 760,南桥则是VIA 686B。

 

发展历史:

早期的计算机没有很复杂的图形功能,CPU的核心频率也不高,跟内存的频率一样,它们都是直接连接在同一个总线(Bus)上的。由于I/O设备诸如显示设备、键盘、软盘和磁盘等速度与CPU和内存相比还是慢很多,当时也没有复杂的图形设备,显示设备大多是只能输出字符的终端。为了协调I/O设备与总线之间的速度,也为了能够让CPU能够和I/O设备进行通信,一般每个设备都会有一个相应的I/O控制器。

后来由于CPU核心频率的提升,导致内存跟不上CPU的速度,于是产生了与内存频率一致的系统总线,而CPU采用倍频的方式与系统总线进行通信。接着随着图形化的操作系统普及,特别是3D游戏和多媒体的发展,使得图形芯片需要跟CPU和内存之间大量交换数据,慢速的I/O总线已经无法满足图形设备的巨大需求。

为了协调CPU、内存和高速的图形设备,人们专门设计了一个高速的北桥芯片,以便它们之间能够高速地交换数据。 由于北桥运行的速度非常高,所有相对低速的设备如果全都直接连接在北桥上,北桥既须处理高速设备,又须处理低速设备,设计就会十分复杂。于是人们又设计了专门处理低速设备的南桥(Southbridge)芯片,磁盘、USB、键盘、鼠标等设备都连接在南桥上,由南桥将它们汇总后连接到北桥上。

20世纪90年代的PC机在系统总线上采用的是PCI结构,而在低速设备上采用的ISA总线。 PCI的速度最高为133 MHz,它还是不能满足人们的需求,于是人们又发明了AGP、 PCI Express等诸多总线结构和相应控制芯片。虽然硬件结构看似越来越复杂,但实际上它还是没有脱离最初的CPU、内存,以及I/O的基本结构。我们从程序开发的角度看待硬件时可以简单地将它看成最初的硬件模型。

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云上小悟 麦新杰(QQ:1093023102)

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